Už len krok ku kvantovým počítačom. Prvýkrát zmerali celý systém bez toho, aby ho zničili
Jedným z menej známych kľúčových aspektov kvantových počítačov je niečo, čo sa nazýva „kvantové nedeštruktívne merania“ (Quantum nondemolition measurement – QND), teda špeciálny typ merania kvantového systému, ktorý sa vzťahuje na pozorovanie určitých kvantových stavov bez ich zničenia, píše portál ScienceAlert.
Vzhľadom na to, že nechceme, aby sa kvantový počítač pri svojich výpočtoch každú sekundu zničil, rozvíjať tieto merania je nesmierne dôležitá úloha.
Teraz vedci v štúdii publikovanej Nature Physics predviedli novú techniku zaznamenávania QND.

Výskum sa týkal kvantových mechanických systémov, teda objektov, ktoré sú z hľadiska kvantových výpočtov relatívne veľké, no v našom meradle mimoriadne malé.
Na zvládnutie nevyhnutnej „kvantovej mágie“ sa pritom používa mechanický pohyb (napr. vibrácie), pričom je možné tieto systémy kombinovať s inými kvantovými systémami.
Kvantový mechanický systém
Pre účely tejto štúdie, v ktorej tím odborníkov zvládol extrakciu informácií z mechanického kvantového systému bez deštrukcie samotného kvantového stavu, odborníci ako svoj mechanický systém použili vysokokvalitnú zafírovú dosku, ktorej hrúbka nedosahuje ani pol milimetra, píšu vedci v tlačovej správe.
Na nej sa nachádza tenučký piezoelektrický menič, ktorý sa používa na budenie akustických vĺn, ktoré sa odrážajú zo spodnej časti a rozprestierajú sa cez celé vnútro dosky.
Vedci poznamenávajú, že tieto „excitácie predstavujú kolektívny pohyb veľkého počtu atómov, ktoré sú však kvantované (v energetických jednotkách známych ako fonóny) a možno ich v princípe podrobiť kvantovým operáciám…“

Takéto zariadenie, ktoré možno v podstate považovať za akustický rezonátor, následne spojili so supravodivými qubitmi – jednotkami kvantovej informácie, ktoré môžu na rozdiel od bitu okrem hodnôt 0 a 1 nadobúdať obe hodnoty súčasne (superpozícia). Podľa autorov si ich môžeme predstaviť ako malé elektronické obvody, v ktorých sú kvantované stavy elektromagnetickej energie.
„Takéto elektromagnetické polia spojené so supravodivým obvodom zabezpečujú spojenie qubitu s piezoelektrickým meničom akustického rezonátora, a tým aj s jeho mechanickými kvantovými stavmi,“ uvádza sa v tlačovej správe.
Napriek tomu, že takéto hybridné qubit-rezonátorové zariadenie ponúka to najlepšie z dvoch svetov (výpočtové schopnosti supravodivých qubitov a stabilitu mechanických systémov), samotné spojenie qubitov a rezonátora nepostačuje.
Priame meranie kvantového stavu v rezonátore totiž samotný kvantový stav zničí a znemožní opakovanie merania.
NEPREHLIADNI: Geológovia v totálnom úžase. V kamennej soli našli 830 miliónov rokov staré mikroorganizmy, možno stále žijú
Preto je nesmierne dôležité disponovať možnosťou extrahovať informácie o kvantovom stave kontrolovaným a najmä nedeštruktívnym spôsobom.
Nedeštruktívne meranie
Z tohto dôvodu vedci vyvinuli novú metódu, pri ktorej počas merania nedošlo k priamej výmene energie medzi supravodivým qubitom a akustickým rezonátorom. Namiesto toho, vlastnosti qubitu záviseli od počtu fonónov v akustickom rezonátore, čo umožnilo študovať kvantový stav „bezkontaktne“.
Vedci to prirovnali k hre na theremin, hudobný nástroj, ktorý sa ovláda bez dotyku.

Vytvorenie takéhoto ekvivalentu kvantového počítania, respektíve vytvorenie hybridného systému, v ktorom sa stav rezonátora odráža v spektre qubitu, je extrémne náročné.
Kvantové stavy totiž vydržia extrémne krátku dobu, pretože sú náchylné na rušenie.
Obísť tento problém a predĺžiť životnosť tohto stavu sa podarilo prostredníctvom starostlivého výberu použitých materiálov, ale i špeciálnej supravodivej hliníkovej dutiny, ktorá poskytla elektromagnetické tienenie.
To napokon umožnilo extrahovať „mieru parity“ mechanického kvantového systému – meraním dokázali určiť, či je počet fonónov v rezonátore párny alebo nepárny, bez toho, aby sa dozvedeli niečo iné o ich rozdelení. Uvedené je dôležité pre opravu chýb v kvantových technológiách a systémoch.
Tento pokrok pritom predstavuje aj cestu k ďalším aplikáciám, ako je napr. kvantová korekcia chýb (quantum error correction).
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Stačí mu minimum paliva. Raketové motory môže nahradiť revolučný pohon, cestu na Mars skráti o 80 %

Vedci objavili nečakanú zbraň proti vírusom. Poradí si s chrípkou aj Covidom

Vedci našli artefakt starý 64 000 rokov. Odhalil, že o minulosti ľudstva sme sa mýlili

Vyriešili najväčší problém. Vedci vytvorili materiál, ktorý vyrába pitnú vodu zo vzduchu

Nová veľmoc chce dobyť vesmír. Za zlomok ceny dokážu to, čo USA a Čína za miliardy
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMPo rokovaní Fica s Transpetrolom unikli informácie. Američania chcú naše ropovody, tvrdí Michelko

Čistý zisk 872 miliónov eur: Zbrojársky gigant CSG predstavil nový tank a partnerstvo s firmou z Turecka

Fico sa pustil do sudkyne Záleskej. Šéf súdu pre ňu žiada najtvrdší disciplinárny trest

Slovensko má 2. najvyšší výskyt: Nový AI model odhalí vysoko smrteľnú rakovinu o 1 076 dní skôr ako lekár

Rusko vypustilo „Satana II“: Najmocnejšia raketa sveta preletí 35-tisíc km a obíde jadrové dohody
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Program na večer je jasný. Na Netflix práve dorazil nový veľkofilm Ridleyho Scotta
- Objednalo si ho už 20-tisíc ľudí. Škoda začala s výrobou dostupného SUV, ponúkne solídny dojazd
- 40 rokov dozadu zmenil akčné filmy. Legenda sa vrátila v podobe, akú sme tu ešte nemali
- Stačí mu minimum paliva. Raketové motory môže nahradiť revolučný pohon, cestu na Mars skráti o 80 %
- Máš tieto pneumatiky? Radšej ich skontroluj, majú vážnu chybu a sťahujú ich z trhu
-
- Program na večer je jasný. Na Netflix práve dorazil nový veľkofilm Ridleyho Scotta
- Čechom došla trpezlivosť s drahou ropou. Začali kupovať autá, ktoré ju nepotrebujú
- Ak zahynie ich vodca, automaticky zaútočia jadrovými zbraňami. Ázijský štát sa zľakol USA
- Máš tieto pneumatiky? Radšej ich skontroluj, majú vážnu chybu a sťahujú ich z trhu
- Objednalo si ho už 20-tisíc ľudí. Škoda začala s výrobou dostupného SUV, ponúkne solídny dojazd
-
- Ak zahynie ich vodca, automaticky zaútočia jadrovými zbraňami. Ázijský štát sa zľakol USA
- Naša galaxia sa zrazí so susednou, „letiacu“ Andromedu už vidíš voľným okom
- Nová veľmoc chce dobyť vesmír. Za zlomok ceny dokážu to, čo USA a Čína za miliardy
- Čechom došla trpezlivosť s drahou ropou. Začali kupovať autá, ktoré ju nepotrebujú
- Našli svätý grál elektromobilov. Nové batérie lusknutím prsta pošlú spaľováky do zabudnutia
Rusi opäť provokujú NATO. Úrady v európskom meste zatvorili školy
Dôležitý krok: Kia štartuje výrobu modernizovaného modelu na Slovensku
Európsky štát stavia obrovské batériové úložisko. Pomôže pri návale zelenej energie
Nový zdroj plynu pre Európu je spustený. Poľsko už odoberá surovinu zo severu
Zlá správa pre Slovensko. Minuli sme svoje prírodné zdroje na celý rok
Európa rieši riziko nedostatku paliva. Ohrozené môžu byť spoje na dovolenky
EÚ poriadne pritvrdila. Zakáže najnemorálnejšie aplikácie na trhu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMPo rokovaní Fica s Transpetrolom unikli informácie. Američania chcú naše ropovody, tvrdí Michelko

Čistý zisk 872 miliónov eur: Zbrojársky gigant CSG predstavil nový tank a partnerstvo s firmou z Turecka

Fico sa pustil do sudkyne Záleskej. Šéf súdu pre ňu žiada najtvrdší disciplinárny trest

Slovensko má 2. najvyšší výskyt: Nový AI model odhalí vysoko smrteľnú rakovinu o 1 076 dní skôr ako lekár

